环氧玻璃钢在混凝土裂缝修补加固中的应用
张文渊
江苏东南交通工程咨询监理有限公司
1 工程概况
江苏省淮海农场位于淮河下游，苏北灌溉总渠尾闸两岸，东临黄海。自1952建场以来，大搞水利基本建设，其中有5座公路桥建于1958年10月，中跨5m ,边跨4.5m的简支钢筋混凝土T梁结构。因施工时混凝土中掺入了一些粉煤灰，使工作质量先天不足，投入运行后公路桥大梁多处出现裂缝宽度超过允许值（0.2mm)，最宽处已达0.48mm，给安全运行带来严重威胁。1996年底开始对公路桥大梁上大于0.3mm的裂缝采用粘贴环氧玻璃钢的技术加固。
2 产生裂缝原因分析
随着车流量日益增加，桥面荷载已大大超过原设计标准，致使桥梁结构严重受损。原公路桥设计标准为汽车-10级，校核标准为拖车-60，T梁设计彩170级混凝土（旧级），而且每年冬春季节都有大量各种大型车辆通过。1995年9月，笔者对这5座公路桥进行了全面调查，并以回弹仪测验了其碳化深度。通过调查发现，几乎每座公路桥大梁都有不同程度的裂缝，混凝土碳化深度已超过钢筋保护层，凿出一个深度为56mm的碳化测试点，实际主筋保护层厚度为25mm，说明钢筋偏位较多，主筋有轻度锈蚀（浮锈）。裂缝产生的主要原因是超过设计标准的车辆的过往，混凝土老化现象亦加快了裂缝的发展。
3 修补加固措施
为延长这5座公路桥的使用寿命，对缝宽大于0.3mm的裂缝，选用粘贴环氧玻璃钢的措施进行修补，大梁表面及桥面板底部，用环氧厚浆涂料喷涂2遍。
3.1 环氧玻璃钢基本特征与粘结强度
3.1.1 环氧玻璃钢的基本特性
（1）物理性能好。抗弯、抗拉强度可达300-400MPa，抗压强度可达200MPa（手糊法），吸水率小，与其它复合材料比，有较高的粘合力；
（2）强度高。环氧玻璃钢密度为1.6，由于抗拉强度高，因而能以较小的单位重量获得较高的强度；
（3）耐久性好。具有良好的耐化学腐蚀性和耐水性；
（4）施工工艺简单。操作方便，容易维修。
3.1.2 环氧玻璃钢胶粘剂的配制及粘接强度
胶粘剂主剂为无锡6101环氧树脂，另加增韧剂、固化剂、稀释剂等，经现场试验配制，配比见表1。
表1 环氧玻璃钢胶粘剂配方（重量比）
| 原材料 | 6101环氧树脂 | 二丁脂 | 二甲苯（或丙酮） | 乙二胺 |
| 主剂 | 增韧剂 | 稀释剂 | 固化剂 | |
| 配比 | 100 | 15-20 | 10 | 6-8 |
环氧玻璃钢与混凝土表面的粘结强度以剪切和剥离强度表示，按表1配方试验测出数据见表2。
表2 环氧玻璃钢粘结强度试验
| 粘结材料 | 胶粘剂 | 剪切试验 | 剥离试验 | ||
| 强度（MPa) | 破坏情况 | 强度（MPa) | 破坏情况 | ||
| 玻璃钢与水泥板 | 环氧胶粘剂 | > 3.89 | 混凝土表面破坏 | 0.379 | 部分混凝土表面、部分粘结面破坏 |
3.2 施工工艺
3.2.1 粘贴部位、层数、面积与宽度
对裂缝大于0.3mm以上的进行粘贴三胶二布环氧玻璃钢，粘贴宽度为20mm，搭接的长度大于50mm。
3.2.2 混凝土表面处理
基体表面状态是决定粘贴使用效果的关键因素之一，表面处理好坏，粘贴效果相关很大。环氧玻璃钢粘贴前，人工用刮铲将混凝土表面的污渍铲除，再将裂缝处松散砂浆清除，然后用粗砂纸打磨一遍以除油污、锈斑，再用钢丝刷将混凝土表面刷糙，最后用丙酮或汽油等溶剂洗刷被粘贴面2遍，将浮灰、油脂彻底洗去。
另外亦可采用机械喷砂对混凝土表面进行处理，该方法具有质量好，工效高等优点。但粘贴面积较小时，较少采用。
3.2.3 粘贴环氧玻璃钢
粘贴用人工手糊。主要采用分层间断法，少部分孔采用多层连续法。
1）分层间断法
施工工序为：涂刷打底料-刮环氧腻子-间断刷贴已裁剪好宽200mm的环氧玻璃钢-涂刷面层料。施工质量要求：（1）底料涂刷于混凝土表面上要薄而匀，避免漏涂、流挂，自然固化时间不小于6h。（2）混凝土表面凹凸不平处，要用腻嵌压填平，自然固化时间一般为12h。（3）刷一道环氧胶粘剂，贴一层环氧玻璃钢，边贴边用漆刷由中间向两边轻轻刮压平整，赶走气泡，不起趋纹，不留空腹点，要求环氧玻璃钢全部浸透，一般固化时间12h,固化后对毛刺、突边、气孔进行整修。检查合格后，再按上述程序粘贴第二层环氧玻璃钢，自然固化12h后，再最后涂刷面层环氧胶粘剂一遍。
2）多层连续法
多层连续法施工中，涂刷打底料和刮环氧腻子与分层间断法相同。不同的是，在第一层环氧玻璃钢粘贴完毕，检查合格后，不等固化即在同部位按同样的方法连续粘贴第二层环氧玻璃钢。多层连续法施工能缩短时间，但质量不易掌握，所以操作要特别谨慎，小心轻刮，不要将前一层的环氧玻璃钢弄出突边，搭接处要仔细压紧。同样湎层胶粘剂要使环氧玻璃钢全面浸透。
通过检查、测试，两种粘贴方法均能满足质量要求。
3.3 质量控制
除了上述施工中应控制的质量要求外，尚需要做到以下几点：
1）粘宽200mm的环氧玻璃钢要以裂缝为中心线对称贴，即在裂缝的两侧尽量做到均为100mm。
2）环氧玻璃钢的上下搭接缝要错开，搭接不小于50mm，搭接口向下，圆角处要把环氧玻璃钢剪开。
3）施工后的环氧玻璃钢外允质量要求达到：平整、贴实、无毛刺、无所泡、无漏胶、不突边、无皱纹、不脱胶。
4）在施工现场做“8”字模砂浆试件和?40mm圆钢模试件，进行环氧胶粘剂的粘结抗拉试验，并要求“8”字模砂试件的28天龄期平均粘结抗拉强度不低于3MPa和满足试件破坏情况下不在粘结面被拉坏的指标。
3.4 施工注意事项
1）粘贴环氧玻璃钢宜在气温20°C左右，湿度不大于80%的条件下施工，雨天不宜施工，晴天施工要防止灰尘及阳光直射。
2）环氧胶粘剂要随配随用，少配勤用。
4 结语
4.1 结构胶粘剂力学性能
经过对江苏省淮海农场5座公路桥结构胶粘剂的“8”字型砂浆试模和?40mm圆钢模试件的试验表明：28d龄期粘结强度均大于砂浆混凝土本身的抗拉强度。结果见表3。
表3 公路桥结构胶粘剂力学性能试验（龄期28d）
| 试件 | 编号 | 受拉面积（cm2） | 拉力（KN） | 粘接强度（MPa） | 砂浆拉力（KN） | 砂浆抗拉强度（MPa） | 破环情况 |
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砂浆“8” 字模 |
1 | 4.86 | >4.05 | >8.38 | 2.46 | 50.8 | 100%断在砂浆断面 |
| 2 | >4.14 | >8.48 | 2.77 | 5.76 | 100%断在砂浆断面 | ||
| 3 | >3.44 | >7.12 | 1.79 | 3.69 | 100%断在砂浆断面 | ||
| 4 | >2.88 | >5.96 | 2.14 | 4.43 | 100%断在砂浆断面 | ||
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ø40mm 圆钢 |
7 | 12.56 | 14.94 | 11.89 |
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| 8 | 12.36 | 9.84 |
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| 9 | 17.34 | 13.81 |
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4.2 工程效果
江苏省淮海农场5座公路桥大梁裂缝处理6年多来，工程运行良好。检查表明环氧玻璃钢粘贴完好，接头紧密，没有鼓泡脱落现象。显示了环氧玻璃钢处理裂缝不仅粘接强度高，而且能有效地封闭裂缝，保证结构的整体性。